【学术视频】第13届全国分子束外延学术会议 | 清华大学郝智彪教授

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图 | 郝智彪

题   目：氮化物纳米线量子点分子束外延与特性研究

报告人：郝智彪单   位：清华大学时   间：2019-08-16地   点：烟台金沙滩喜来登度假酒店

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报告摘要

纳米线及量子点材料在制作纳米激光器、发光二极管、单光子源等方面是非常有潜力的半导体材料。对于大失配强极化的氮化物半导体，纳米线量子点可通过自由表面释放晶格失配应力，有效提升晶体质量，抑制量子限制斯塔克效应。学术界已报道了基于InGaN/GaN纳米线量子点的发光二极管、激光器等器件。本文主要对纳米线量子点的生长模式，以及对量子点的组分分布、应力状态、单量子点光学特性等进行研究。我们利用分子束外延技术，通过对Si衬底进行原位氮化得到无定型Si₃N₄，在其上实现了完全弛豫无位错的GaN纳米线自组织生长，优化生长条件后得到的纳米线平均直径约25nm。AlN在Si(111)表面难以实现三维生长的AlN纳米线。我们以GaN纳米线为模板，获得了平均直径约30nm的高密度（~10¹⁰cm^-2）AlN纳米线。在此基础上，通过对生长条件如In/Ga束流比、生长温度和生长时间等的控制，获得尺寸及组分可控、发光波长在446~561nm范围可调的InGaN/GaN量子点。对生长模式的研究表明，量子点生长模式受纳米线顶端的局部Ⅴ/Ⅲ决定，调节纳米线顶端金属原子的迁移能力，可以实现F-M模式生长的二维微盘型量子点。F-M模式量子点晶体质量良好，应力均匀，且由于应力通过侧面的释放，可有效抑制位错的产生。总之，通过调控生长模式并优化生长条件，有望获得高晶体质量及光学特性的氮化物纳米线量子点材料，促进新型微纳光电子器件的发展。

个人简介

郝智彪，博士，教授。分别于1996年7月和2002年1月于清华大学电子工程系获学士学位和工学博士学位，后留校从事教学科研工作。2006~2007年在美国加州大学洛杉矶分校进行访问研究。2014年1月被聘为长聘教授。主要学术兼职包括国际无线电科学联盟（URSI）中国委员会电子学和光子学分会委员、中国老年保健医学研究会精准医学分会常务委员、中国电子学会真空电子学分会委员。主要研究方向是低维半导体材料的外延生长和材料特性，以及基于低维半导体结构中独特物理效应的新型光电子器件及应用技术。取得的主要研究成果包括：提出并研制出多种基于半导体量子阱/超晶格材料中载流子输运调控的新型光电探测器件，包括基于量子级联输运的低暗电流波长上转换红外成像器件结构，基于AlN/ GaN周期性大带阶材料结构的高增益线性模式雪崩光电二极管；实现了基于半导体量子点和光子晶体微腔的光通信波段单光子发射器件；发展了硅衬底上高质量AlN薄膜晶体材料和GaN基纳米线量子点材料生长技术。发表SCI论文130余篇，授权国家发明专利15项，获得省部级科技一等奖3项。

会议简介

全国分子束外延学术会议是每两年举办一次的全国性学术会议。会议的宗旨是展示我国在分子束外延（MBE）及其相关领域的新进展、新动态、新成果，交流和探讨我国分子束外延发展中存在的问题和未来的发展方向，拓宽分子束外延的应用领域，为我国从事分子束外延技术以及相关材料和器件研究的科研人员提供相互了解和交流的机会，同时也为分子束外延相关的上下游产业提供信息沟通和宣传的渠道，从而促进我国分子束外延技术及其相关领域科学技术的发展。 本届会议由中国有色金属学会半导体材料学术委员会和中国电子学会电子材料分会共同主办，中国科学院半导体研究所承办，于 2019年8月14-17号在中国烟台市召开。

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